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Integrated Mechanistic Modelling and Analysis of Large-scale Biomedical Data

Description du projet

Traiter le cancer par la modélisation avancée

Les traitements actuels du cancer reposent sur les processus complexes de signalisation au sein des cellules cancéreuses et leurs interactions avec les cellules immunitaires. Or, les modèles existants se concentrent sur des voies limitées et utilisent des données de lignées cellulaires qui représentent mal les tissus cancéreux réels. Cette approche entrave l’identification de cibles médicamenteuses efficaces. Le projet INTEGRATE, financé par le CER, entend transformer cette réalité. INTEGRATE va développer des méthodes informatiques évolutives pour analyser les données biomédicales à grande échelle en combinant la modélisation mécaniste et l’apprentissage automatique. À l’aide d’outils tels que le traitement du langage naturel et le traitement des signaux, le projet entend relier les données omiques et phénotypiques dérivées des patients. Cette approche devrait permettre d’affiner la conception des essais cliniques et de faire progresser la médecine de précision, et ouvrir la voie à la création de jumeaux numériques dans la recherche sur le cancer.

Objectif

Modern cancer therapeutics target signalling processes within the cancer cells and the interaction of cancer and immune cells. A comprehensive understanding of these signalling processes is therefore essential to identify drug targets, plan clinical trials, and to select suitable drugs, drug combinations and drug dosages for a specific patient. Yet, most of the available mathematical models capture only a small number of molecular species and pathways, thereby ignoring important crosstalk and feedback loops. Furthermore, these models are usually based on experimental data for cell lines, which behave differently from complex cancer tissues.

In INTEGRATE, I will develop computational methods for the full process of data-driven modelling of signalling processes in cancer, ranging from model development to parameterisation all the way to uncertainty analysis. To this end, I will combine methods from the fields of mathematical modelling, machine learning, and signal processing with established approaches in systems biology. The model development will employ natural language processing and an automatic testing framework. For federated model inference, I will develop scalable mini-batch optimisation and marginalisation based uncertainty quantification. To refine models, I will exploit tools from signal processing, such as blind identification of latent variables. I will apply the developed scalable mechanistic modelling approach to integrate large-scale biomedical data for molecular phenotyping studies and clinical trials across sites. This will provide mechanistic models reconciling the available data.

The study will, for the first time, combine mechanistic modelling and machine learning for the integrated analysis of patient-derived omics and phenotypic data. By linking these data sources, INTEGRATE will deepen our understanding of biological signal processing and provide the basis for the development of digital twins.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

RHEINISCHE FRIEDRICH-WILHELMS-UNIVERSITAT BONN
Contribution nette de l'UE
€ 1 854 546,00
Adresse
REGINA PACIS WEG 3
53113 Bonn
Allemagne
Région
Nordrhein-Westfalen Köln Bonn, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 854 546,00

Bénéficiaires (1)